文档介绍：硕士学位论文
钙钛矿型稀土钴酸盐的热电性质研究
THE INVESTIGATION OF
THERMOELECTRICAL PROPERTIES OF
PEROVSKITE STRUCTURE OF RARE-EARTH
COBALT OXIDES SYSTEM
王伟
2009 年 6 月
国内图书分类号: 学校代码:10213
国际图书分类号:538 密级:公开
理学硕士学位论文
钙钛矿型稀土钴酸盐的热电性质研究
硕士研究生:王伟
导师:隋郁教授
申请学位:理学硕士
学科:凝聚态物理
所在单位:理学院物理系
答辩日期:2009 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index:
: 538
Dissertation for the Master Degree in Science
THE INVESTIGATION OF
THERMOELECTRICAL PROPERTIES OF
PEROVSKITE STRUCTURE OF RARE-EARTH
COBALT OXIDES SYSTEM
Candidate: WangWei
Supervisor:
Academic Degree Applied for: Master of Science
Speciality: Condensed Matter Physics
Affiliation: Department of Physics
Date of Defence: June,2009
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
摘要
进入 21 世纪以来,随着全球环境污染和能源危机的日益严重,以及对人
类可持续发展的广泛关注,开发新型环保的替代能源已经越来越受到世界各国
的重视。热电材料是一种将热能和电能相互转换的功能材料。其中,氧化物热
电材料作为一种新型的能源转化材料受到越来越广泛的重视,其最大优点是可
以在氧化气氛的高温下长期工作,大多数无毒性、无污染而且制备简单。因
此,研究氧化物热电材料具有十分重要的意义。本文以探索提高热电材料的热
电性能为目的,对 LaCoO3 热电材料掺杂 Ca,Sr 元素,深入分析了掺杂元素和
掺杂量对 LaCoO3 材料的输运以及热电性能的影响。
本论文使用传统的固相反应法制备了掺杂的系列样品 La1-xCaxCoO3
(x=,,,) 和 La1-xSrxCoO3 (x=0,,,,)。通过 XRD 分析显
示,合成的样品均为单相。对样品磁学性能的分析发现,掺杂后的 LaCoO3 样
品具有自旋玻璃性质。通过对样品高温电阻率的研究发现,相对于未掺杂的
LaCoO3,掺杂后能够显著降低样品的电阻率。电阻率的下降主要是因为掺杂
改变了样品中钴离子的平均价态,使部分的 Co3+离子变为 Co4+离子,进而引
入了大量的空穴载流子,致使电阻率下降。对于样品的高温导电机制进行了分
析,分析发现在部分温区符合绝热小极化子跳跃导电模型。系统研究了 La1-
xCaxCoO3 (x=,,,) 和 La1-xSrxCoO3 (x=0,,,)系列样品的低
温热电性能。研究发现 LaCoO3 经过掺杂以后,能够明显降低样品的电阻率,
而且同时能够保证样品的热电势绝对值保持在较大的数值。此外,在 LaCoO3
的 La 位掺杂后,由于晶格畸变影响,增加了声子散射,使得热导率降低,。之
后随着掺杂量的增加,由于电阻率显著降低,使得热导率略微增加。基于以上
的分析表明通过在 La 位进行掺杂能够有效的提高 LaCoO3 材料的热电性能。
计算了系列样品的热电优值,其中 ZT 值最高的为其中 ,在
157K 左右达到最大值 。
关键词热电效应;热电性能;输运
- II -
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文
Abstract
Since en